1、 摘摘 要要 以氟原子取代了普通表面活性劑中烷基疏水以氟原子取代了普通表面活性劑中烷基疏水基團上的氫原子，得到一類具有特殊性能的含基團上的氫原子，得到一類具有特殊性能的含氟表面活性劑（氟表面活性劑（FSFS），在其水溶液中具有很高），在其水溶液中具有很高的表面活性，顯現出的表面活性，顯現出“三高三高”“”“兩憎兩憎”的特性，的特性，使其成為工業領域里，特殊場合應用中發揮出使其成為工業領域里，特殊場合應用中發揮出極其重要作用的一類特殊功能表面活性劑，文極其重要作用的一類特殊功能表面活性劑，文章對產品特性和部分工業領域中的用途作了簡章對產品特性和部分工業領域中的用途作了簡要敘述，并以要敘述，并以D

2、F-134DF-134陽離子表面活性劑為例，陽離子表面活性劑為例，將將FSFS含氟表面活性劑的合成工藝進行了闡述。含氟表面活性劑的合成工藝進行了闡述。第一部分第一部分 前前 言言 含氟表面活性劑含氟表面活性劑 ( (簡稱：簡稱：FS)FS)是是近年來逐步商品化的一種特殊性能的近年來逐步商品化的一種特殊性能的表面活性劑。與普通表面活性劑不同表面活性劑。與普通表面活性劑不同之處，之處，FSFS主要以全氟烷基或全氟烯基主要以全氟烷基或全氟烯基或部份氟化了的烷基等作為表面活性或部份氟化了的烷基等作為表面活性劑中的疏水基部份，再按需要引入親劑中的疏水基部份，再按需要引入親水基團，根據親水基團性質的不同分

3、水基團，根據親水基團性質的不同分別制得陰離子型、陽離子型、非離子別制得陰離子型、陽離子型、非離子型及兩性型等不同系列的型及兩性型等不同系列的FSFS產品。產品。一、一、 FS的特性 由于由于FSFS結構上的特殊性，以氟原子取代了普通結構上的特殊性，以氟原子取代了普通表面活性劑中疏水基團上的氫原子，把表面活性劑中疏水基團上的氫原子，把CHCH鍵的結構鍵的結構轉變為轉變為CFCF鍵，因此它顯示出氟碳烴所特有的一些優鍵，因此它顯示出氟碳烴所特有的一些優良性能，同時具備既憎水又憎油的特性。良性能，同時具備既憎水又憎油的特性。 FSFS的高表面活性，取決于其分子中碳氟鍵所具的高表面活性，取決于其分子中碳

4、氟鍵所具有的極強的疏水性及較低的分子內聚力。它能使水的表有的極強的疏水性及較低的分子內聚力。它能使水的表面張力降到很低的數值，而使用的濃度卻很小。一般碳面張力降到很低的數值，而使用的濃度卻很小。一般碳氫鏈的表面活性劑使用濃度在氫鏈的表面活性劑使用濃度在0 01 11 1之間，此時水之間，此時水溶液的表面張力只能降到溶液的表面張力只能降到30353035達因厘米，而碳氟達因厘米，而碳氟鏈表面活性劑的用量在鏈表面活性劑的用量在0 00050050 01 1時，就能使水時，就能使水溶液的表面張力降至溶液的表面張力降至2020達因厘米以下。達因厘米以下。 一、一、 FS的特性 FSFS在有機溶劑中也顯

5、示出良好的表面活性，特別在有機溶劑中也顯示出良好的表面活性，特別是引入了是引入了N N一取代的全氟辛酰胺類，它能使碳氫烴類溶劑一取代的全氟辛酰胺類，它能使碳氫烴類溶劑降低表面張力至降低表面張力至5 51515達因厘米達因厘米. . FS FS所體現出的優良的熱穩定性及化學惰性，主所體現出的優良的熱穩定性及化學惰性，主要是由于氟碳鏈憎水基取代碳氫鏈的憎水基后，由于要是由于氟碳鏈憎水基取代碳氫鏈的憎水基后，由于CCF F鍵的鍵能鍵的鍵能(116(116千卡摩爾千卡摩爾) )大于大于CHCH鍵的鍵能鍵的鍵能(99(995 5千卡摩爾千卡摩爾) )，因，因 此此CFCF鍵要比鍵要比CHCH鍵穩定，不易

6、斷裂。鍵穩定，不易斷裂。又由于氟原子取代氫原子后，因氟原子的體積比氫原子又由于氟原子取代氫原子后，因氟原子的體積比氫原子大大, ,使得使得CCCC鍵因氟原子的屏蔽作用而得到保護，所以原鍵因氟原子的屏蔽作用而得到保護，所以原來鍵能不太高的來鍵能不太高的CCCC鍵也穩定了，使得鍵也穩定了，使得FSFS具有碳氫表面具有碳氫表面活性劑所不及的化學穩定性及熱穩定性。例如：活性劑所不及的化學穩定性及熱穩定性。例如：C8F17SO3KC8F17SO3K的使用溫度可在的使用溫度可在300300左右，且左右，且C8F17SO3KC8F17SO3K與硝酸與硝酸, ,過氧化氫等氧化劑以及與聯氨等還過氧化氫等氧化劑以

7、及與聯氨等還原劑反應時，也表現相當穩定原劑反應時，也表現相當穩定. .一、一、 FS的特性 有研究表明，有研究表明，FSFS的高表面活性是由于其分的高表面活性是由于其分子間的范德華引力小造成的，活性劑分子從水溶液子間的范德華引力小造成的，活性劑分子從水溶液中移至溶液表面所需的張力小，導致了活性劑分子中移至溶液表面所需的張力小，導致了活性劑分子在溶液表面大量的聚集，形成強烈的表面吸附而這在溶液表面大量的聚集，形成強烈的表面吸附而這類化合物不僅對水的親和力小，而且對碳氫化合物類化合物不僅對水的親和力小，而且對碳氫化合物的親和力也較小，因此形成了既憎水又憎油的特性，的親和力也較小，因此形成了既憎水又

8、憎油的特性，但它對油水界面的界面張力作用能力不強，如將但它對油水界面的界面張力作用能力不強，如將FSFS與碳氫表面活性劑復配使用，利用與碳氫表面活性劑復配使用，利用FSFS能選擇性能選擇性地吸附在水的表面，使表面張力降低地吸附在水的表面，使表面張力降低, ,而碳氫表面而碳氫表面活性劑能吸附在油水界面上，使界面張力降低，活性劑能吸附在油水界面上，使界面張力降低，這樣就必定會提高水溶液的潤濕性能。這樣就必定會提高水溶液的潤濕性能。 二、 FS的生產工藝 按前面所述，按前面所述，FSFS與碳氫表面活性劑與碳氫表面活性劑的差別主要在于疏水基部份，因此在制備過的差別主要在于疏水基部份，因此在制備過程中也

9、主要分成二部分進行。首先是制得有程中也主要分成二部分進行。首先是制得有一定結構的長碳鏈氟化物，其碳原子數一般一定結構的長碳鏈氟化物，其碳原子數一般在在6 61212個即可，然后根據其化學性質，與個即可，然后根據其化學性質，與碳氫表面活性劑的制備一樣依次引入連接基碳氫表面活性劑的制備一樣依次引入連接基及各種親水基團，完成及各種親水基團，完成FSFS的最終合成。的最終合成。 目前工業化生產長碳鏈氟化物的方法目前工業化生產長碳鏈氟化物的方法基本上可歸納為以下三條路線?；旧峡蓺w納為以下三條路線。 2.12.1長碳鏈氟化物的制備 2.1.12.1.1電解氟化法電解氟化法 生產代表廠家：美國生產代表廠家

10、：美國3M3M公公司，大日本油墨公司及東北肥料，武漢德孚經司，大日本油墨公司及東北肥料，武漢德孚經濟發展公司（武漢長江化工廠）等。濟發展公司（武漢長江化工廠）等。 2.1.22.1.2調聚法調聚法 生產代表廠家：美國杜邦公司，生產代表廠家：美國杜邦公司，瑞士汽巴瑞士汽巴嘉基，日本旭硝子公司及日本大金嘉基，日本旭硝子公司及日本大金公司，上海有機所等。公司，上海有機所等。 2.1.32.1.3齊聚法齊聚法 生產代表廠家：英國生產代表廠家：英國ICIICI公司，公司，日本（日本（NeosNeos）公司，上海有機所等）公司，上海有機所等2.1.1 電解氟化法 美國3M公司早在1950年將Simons電

11、解氟化法實現工業化生產，此法工藝路線中，將碳氫鏈烷基的酰氯或磺酰氯，由電解出來的元素氟直接將碳氫鏈烷基的氫及酰氯或磺酰氯中的氯，氟化成或全氟烷基酰氟或磺酰氟產物。我公司在原長江化工廠FC-80生產的基礎上，用電解氟化法直接氟化生產全氟辛基磺氟， C8H17SO2Cl+HF-C8F17SO2F+H2 電解氟化法生產 全氟辛基磺酰氟最大的優點是只需一步反應,而最顯著的缺點則是氟化產率低,成本高,因此提高產率,降低成本成了自產業化以來研究的熱點.經過多年的努力,我們也只能一公斤初始原料得到0.6-0.8公斤產品. 2.2 2.2 FS的生產工藝 DF-134全氟辛基磺酰基季胺碘化物 陽離子表面活性劑

12、的合成 2.2.1 N-全氟辛基磺?；返暮铣?C8F17SO2F+H2N(CH2)3N(CH3)2- C8F17SO2HN(CH2)3N(CH3)2 將0.1kgmol的全氟辛基磺酰氟在攪拌下,滴加于溶有0.2kgmol的二甲胺基丙胺的溶液中,使其生成黃色的固體,并且繼續攪拌一晝夜,然后除去溶劑,充分洗凈剩下固體,再用甲基環己烷進行重結晶.即得到了N-全氟辛基磺?；樊a品. 2. 2 FS的生產工藝 2.2.2 季胺碘化物的合成 C8F17SO2HN(CH2)3N(CH3)2+CH3I- C8F17SO2HN(CH2)3N(CH3)3I 在溶劑存在下,將N-全氟辛基磺?；放c過量的碘甲烷進行

13、足時的回流反應,過后,除去溶劑,再將固體生成物溶解在乙醇中,把它注入大量的醚中,過濾結晶體,進行干燥便得到全氟辛基磺酰基季胺碘化物-DF-134陽離子表面活性劑. DF-134陽離子表面活性劑 三、三、FSFS的應用的應用 3 31 1分散劑分散劑 FSFS在各種氟樹脂的分散聚合時可作分在各種氟樹脂的分散聚合時可作分散劑使用。在四氟乙烯，三氟氯乙烯，偏氟乙散劑使用。在四氟乙烯，三氟氯乙烯，偏氟乙烯等含氟單體的乳化分散聚合中，普通表面活烯等含氟單體的乳化分散聚合中，普通表面活性劑對體系的潤濕，流平性能提高不夠，而不性劑對體系的潤濕，流平性能提高不夠，而不能有效分散，乳化的情況下，使用了能有效分散

14、，乳化的情況下，使用了FSFS作分作分散劑才得到解決。據粗略統計，到散劑才得到解決。據粗略統計，到19801980年左年左右，在四氟乙烯乳液聚合上所使用的右，在四氟乙烯乳液聚合上所使用的FSFS的量的量約達約達80t/a80t/a左右。日本旭硝子公司統計，在左右。日本旭硝子公司統計，在8080年代初，日本用于制造分散氟樹的年代初，日本用于制造分散氟樹的FSFS的量已的量已達達5t5ta a。另有研究報導，。另有研究報導，FSFS也可用于也可用于PVCPVC的的反應過程中，對有機氯硅烷水解得反應過程中，對有機氯硅烷水解得D4D4也有效。也有效。三、三、FSFS的應用的應用32滅火劑 FS在滅火劑

15、上的應用可分為“輕水”型滅火劑，氟蛋白泡沫滅火劑和抗極性溶劑滅火劑三種，其完全控止火的時間可在90秒以內，有的可降至45秒以下。 FS在滅火劑上的應用是因為它對油水界面的界面張力作用能力不強，如將FS與碳氫表面活性劑復配使用，利用FS能選擇性地吸附在水的表面，使得泡沫能在液面上迅速鋪展，流通，覆蓋起來，隔離空氣，降低液溫達到滅火目的，完全控火時間短且抗復燃能力強。三、三、FSFS的應用的應用 3 33 3脫模劑脫模劑 由由FSFS制備或配制的脫模劑，不僅對熱塑性高制備或配制的脫模劑，不僅對熱塑性高聚物有良好的脫模性，同時對熱固性的高聚物及硅聚物有良好的脫模性，同時對熱固性的高聚物及硅類橡膠的彈

16、性體質均具有優良的脫模性，并脫模后類橡膠的彈性體質均具有優良的脫模性，并脫模后的工件無污染現象，可直接進行二次加工的工件無污染現象，可直接進行二次加工( (如：印刷、如：印刷、涂漆、粘粘等涂漆、粘粘等) )，并且使用一次可進行多次脫模。由，并且使用一次可進行多次脫模。由FSFS制備的脫模劑就是利用它的耐熱性，耐化學性和制備的脫模劑就是利用它的耐熱性，耐化學性和低表面能，低表面能，FSFS制備的脫模劑已逐步形成系列的產品。制備的脫模劑已逐步形成系列的產品。三、三、FSFS的應用的應用 3 34 4抗靜電劑抗靜電劑 由由FSFS配制的集清洗、防塵為一體的抗靜配制的集清洗、防塵為一體的抗靜電劑經有關

17、部門測試：對電劑經有關部門測試：對PVCPVC片基進行表面處片基進行表面處理后其表面電阻由原來的理后其表面電阻由原來的10121012歐姆降低至歐姆降低至108108歐姆。由此使片基表面靜電現象而易吸塵歐姆。由此使片基表面靜電現象而易吸塵的情形大為減少。利用此抗靜電劑對錄像機中的情形大為減少。利用此抗靜電劑對錄像機中的磁鼓、磁頭的表面清洗，效果遠比一般的清的磁鼓、磁頭的表面清洗，效果遠比一般的清潔劑或清潔帶優越，并可延長磁鼓、磁頭的使潔劑或清潔帶優越，并可延長磁鼓、磁頭的使用壽命用壽命. .三、三、FSFS的應用的應用 3. 5 3. 5 涂料助劑涂料助劑 在顏料、涂料等產品中加入在顏料、涂料

18、等產品中加入少量少量FSFS后，可防止結固現象，改善后，可防止結固現象，改善分散性。加入涂料及油墨內可降低分散性。加入涂料及油墨內可降低其表面張力，提高潤濕性，并防止其表面張力，提高潤濕性，并防止產生氣泡且使色澤更均勻。產生氣泡且使色澤更均勻。 三、三、FSFS的應用的應用 3 36 6 汽油及液烴蒸發抑制劑汽油及液烴蒸發抑制劑 汽油及易揮發的液態烴等有機物屬于汽油及易揮發的液態烴等有機物屬于易燃危險品，在運輸，儲存和使用過程中，大易燃危險品，在運輸，儲存和使用過程中，大量揮發，不僅造成資源浪費，污染環境，而且量揮發，不僅造成資源浪費，污染環境，而且有造成火災的危險，我公司研制并通過武漢市有造

19、成火災的危險，我公司研制并通過武漢市科技局的科研成果鑒定的科技局的科研成果鑒定的N-1N-1型（液烴）抑制型（液烴）抑制劑是一種以含氟表面活性劑為主體，配以其它劑是一種以含氟表面活性劑為主體，配以其它助劑的制備物，用于抑制和減少揮發性有機烴助劑的制備物，用于抑制和減少揮發性有機烴的蒸發，具有不污染被抑制的烴類，不影響其的蒸發，具有不污染被抑制的烴類，不影響其使用效果，提高閃點降低火災危險。使用效果，提高閃點降低火災危險。三、三、FSFS的應用的應用 3.73.7防水防油劑防水防油劑 由由FSFS所制備出的防水防油劑，對天然或合成的纖維及其制品進所制備出的防水防油劑，對天然或合成的纖維及其制品進

20、行表面處理后，可使該纖維或制品既有防水、防油的性能，又不影響其行表面處理后，可使該纖維或制品既有防水、防油的性能，又不影響其本身的物理特性。由防水防油劑處理后的一次性紙質餐具已進入市場供本身的物理特性。由防水防油劑處理后的一次性紙質餐具已進入市場供應，解決了白色污染所造成的環境危害。本公司也有此類產品生產。應，解決了白色污染所造成的環境危害。本公司也有此類產品生產。三、三、FSFS的應用的應用 3 38 8其它應用其它應用 把把FSFS加入地板蠟中，可改善地板加入地板蠟中，可改善地板的光澤，增加其耐磨性及抗污染性。的光澤，增加其耐磨性及抗污染性。FSFS還可用于石油回收用助劑、海面上的集還可用

21、于石油回收用助劑、海面上的集油劑、金屬防腐劑及金屬光澤處理劑等油劑、金屬防腐劑及金屬光澤處理劑等等。等。 結結 束束 語語 含氟表面活性劑作為工業化產含氟表面活性劑作為工業化產品應用的歷史，尤其在我國并不很長，品應用的歷史，尤其在我國并不很長，因此，所開發出來的品種不多，特別因此，所開發出來的品種不多，特別是專用產品開發有限，隨著對其性能是專用產品開發有限，隨著對其性能和應用的深入研究，該類產品必將會和應用的深入研究，該類產品必將會得到更好更快的發展。得到更好更快的發展。 參考文獻參考文獻1.含氟表面活性劑發展現狀及應用領域簡要介紹 有機硅氟資訊2007（9）22-242. 氟碳表面活性劑工業

22、應用研究進展 陳延林 張永峰 郝振文 有機氟工業2007 (2) 38-423. 附表面活性劑 毛紹裘 洪偉達 4. 油化學 (日) 1982.第31卷 第7號 448-4515. 氟表面活性劑C8F17SO2N(C2H5)C2H4(OC2H4)nOH的合成與性能 潘 陽 韋亞兵 陳洪齡 施書哲 材料開發與應用 2006 第19卷 第3期16-18 等 THE ENDTHE END 謝謝 謝謝 大大 家家2021-12-26Q Q: 185646778 E-mail : 一、一、 FS的特性 FSFS在有機溶劑中也顯示出良好的表面活性，特別在有機溶劑中也顯示出良好的表面活性，特別是引入了是引入

23、了N N一取代的全氟辛酰胺類，它能使碳氫烴類溶劑一取代的全氟辛酰胺類，它能使碳氫烴類溶劑降低表面張力至降低表面張力至5 51515達因厘米達因厘米. . FS FS所體現出的優良的熱穩定性及化學惰性，主所體現出的優良的熱穩定性及化學惰性，主要是由于氟碳鏈憎水基取代碳氫鏈的憎水基后，由于要是由于氟碳鏈憎水基取代碳氫鏈的憎水基后，由于CCF F鍵的鍵能鍵的鍵能(116(116千卡摩爾千卡摩爾) )大于大于CHCH鍵的鍵能鍵的鍵能(99(995 5千卡摩爾千卡摩爾) )，因，因 此此CFCF鍵要比鍵要比CHCH鍵穩定，不易斷裂。鍵穩定，不易斷裂。又由于氟原子取代氫原子后，因氟原子的體積比氫原子又由于

24、氟原子取代氫原子后，因氟原子的體積比氫原子大大, ,使得使得CCCC鍵因氟原子的屏蔽作用而得到保護，所以原鍵因氟原子的屏蔽作用而得到保護，所以原來鍵能不太高的來鍵能不太高的CCCC鍵也穩定了，使得鍵也穩定了，使得FSFS具有碳氫表面具有碳氫表面活性劑所不及的化學穩定性及熱穩定性。例如：活性劑所不及的化學穩定性及熱穩定性。例如：C8F17SO3KC8F17SO3K的使用溫度可在的使用溫度可在300300左右，且左右，且C8F17SO3KC8F17SO3K與硝酸與硝酸, ,過氧化氫等氧化劑以及與聯氨等還過氧化氫等氧化劑以及與聯氨等還原劑反應時，也表現相當穩定原劑反應時，也表現相當穩定. . 一、一

25、、 FS的特性 FSFS在有機溶劑中也顯示出良好的表面活性，特別在有機溶劑中也顯示出良好的表面活性，特別是引入了是引入了N N一取代的全氟辛酰胺類，它能使碳氫烴類溶劑一取代的全氟辛酰胺類，它能使碳氫烴類溶劑降低表面張力至降低表面張力至5 51515達因厘米達因厘米. . FS FS所體現出的優良的熱穩定性及化學惰性，主所體現出的優良的熱穩定性及化學惰性，主要是由于氟碳鏈憎水基取代碳氫鏈的憎水基后，由于要是由于氟碳鏈憎水基取代碳氫鏈的憎水基后，由于CCF F鍵的鍵能鍵的鍵能(116(116千卡摩爾千卡摩爾) )大于大于CHCH鍵的鍵能鍵的鍵能(99(995 5千卡摩爾千卡摩爾) )，因，因 此此

26、CFCF鍵要比鍵要比CHCH鍵穩定，不易斷裂。鍵穩定，不易斷裂。又由于氟原子取代氫原子后，因氟原子的體積比氫原子又由于氟原子取代氫原子后，因氟原子的體積比氫原子大大, ,使得使得CCCC鍵因氟原子的屏蔽作用而得到保護，所以原鍵因氟原子的屏蔽作用而得到保護，所以原來鍵能不太高的來鍵能不太高的CCCC鍵也穩定了，使得鍵也穩定了，使得FSFS具有碳氫表面具有碳氫表面活性劑所不及的化學穩定性及熱穩定性。例如：活性劑所不及的化學穩定性及熱穩定性。例如：C8F17SO3KC8F17SO3K的使用溫度可在的使用溫度可在300300左右，且左右，且C8F17SO3KC8F17SO3K與硝酸與硝酸, ,過氧化氫等氧化劑以及與聯氨等還過氧化氫等氧化劑以及與聯氨等還原劑反應時，也表現相當穩定原劑反應時，也表現相當穩定. . 一、一、 FS的特性 FSFS在有機溶劑中也顯示出良好的表面活性，特別在有機溶劑中也顯示出良好的表面活性，特別是引入了是引入了N N一取代的全氟辛酰胺類，它能使碳氫烴類溶劑一取代的全氟辛酰胺類，它能使碳氫烴類溶劑降低表面張力至降低表面張力至5